Bab II Ilmiah Dasar ( Definisi Materi dan Energi )

Bab II
Ilmiah Dasar ( Definisi Materi dan Energi )                                    

DEFINISI MATERI                                                                                                                                                                       
Hal pertama yang harus dipahami tentang materi adalah bahwa tidak semua materi bisa dilihat secara langsung, dan tidak semua yang Anda lihat di sekeliling Anda merupakan materi. Contoh umum adalah udara dan cahaya. Kita bisa merasakan udara, dan bahkan melihat efeknya pada benda-benda seperti pakaian di jemuran; tapi sesungguhnya kita tidak bisa melihatnya – setidaknya tidak bisa tanpa peralatan khusus. Sebaliknya, cahaya memungkinkan kita untuk melihat segala hal di sekitar kita. Setiap matahari terbit, kita bermandikan cahaya – dan kehidupan akan segera menemui ajalnya tanpa cahaya. Tapi cahaya bukanlah materi; ia merupakan energi.
Jadi, apa itu materi? Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi sebelum sebuah entitas dapat digambarkan sebagai materi. Pertama, ia harus menempati ruang. Anda terbuat dari materi, dan Anda bisa membuktikan bahwa Anda memakan ruang setiap kali Anda naik ke dalam bak penuh air. Level air yang naik adalah bukti bahwa Anda mempunyai volume. Bukti lain yang kurang jelas terlihat adalah bahwa Anda menolak perubahan gerak. Terakhir, materi mempunyai massa. Massa didefinisikan sebagai jumlah materi dalam sebuah objek, tapi ini tidak boleh tertukar dengan berat. Contoh familiar berupa kesamaan berat di Bulan dengan berat Anda di Bumi mungkin sejenak membuat Anda merasa lebih nyaman – tapi massa dan volume Anda tetap sama di kedua lingkungan tersebut.
Karena itu, materi adalah segala sesuatu yang bisa ditimbang, didorong, ditarik, dapat berubah bentuk, dan seterusnya. Ini secara intuitif memang jelas, tapi perlu dinyatakan secara langsung. Yang sangat kurang jelas adalah sifat materi. Namun hari ini kita tak hanya dapat mempelajari dunia materi untuk melihat apa yang ada, tapi kita punya bukti untuk mendukung kesimpulan kita mengenai dunia aneh ini. Beberapa bukti itu seindah pengungkapan dalam buku ini, sementara beberapa yang lain – seperti bom nuklir – sangat mengerikan. Poinnya adalah bahwa kita sekarang lebih dekat daripada sebelumnya menuju pemahaman sifat sejati materi – setidaknya materi yang dapat kita lihat, dan bahkan barangkali materi yang tak dapat kita lihat.
 
Wujud materi
Menurut wujudnya materi dikelompokkan menjadi tiga yaitu : padat, cair dan gas.
Materi yang tergolong dalam wujud gas, misalnya : udara, gas bumi, gas elpiji, uap air, gas kapur, kapur barus.
Materi dalam wujud cair misalnya : air, minyak goreng, alkohol, bensin, solar, larutan gula, air laut.
Materi dalam wujud padat misalnya : baja, batu dan kapur.



Molekul                                                                                      
Molekul memiliki berbagai bentuk yang mengherankan, dan sebagian besar material yang berpengaruh pada hidup kita tersusun dari tipe molekul yang berbeda-beda. Contohnya air, tanpanya kehidupan akan berhenti. Ini adalah sebuah molekul yang terdiri dari dua tipe partikel yang lebih kecil yang disebut atom. Atom memiliki ciri yang berbeda-beda yang disebut unsur, sekitar seratus darinya telah diketahui. Dua unsur dalam air, contoh, adalah oksigen dan hidrogen. Unsur-unsur menyatu untuk membentuk semua molekul di sekitar kita, dan bereaksi bersama untuk membentuk zat baru dalam reaksi kimia. Contoh umum dijumpai saat memasak, misalnya, atau ketika minyak bumi menyatu dengan oksigen dalam kendaraan Anda. Dalam kedua kasus, terjadi suatu pertukaran energi, tapi bukan materi. Dalam kasus memasak, energi adalah input sehingga beragam molekul bereaksi dan membuat kue mengembang. Di sisi lain, dalam mesin kendaraan, input energi yang pada mulanya kecil (percikan dari spark-plug) memicu sebuah reaksi antara minyak bumi dan oksigen untuk melepaskan energi, yang menggerakkan kendaraan. Dalam kedua contoh tersebut, kombinasi baru dari unsur-unsur dan senyawa-senyawa dihasilkan, tapi materi tidaklah tercipta atau terhancurkan.

ENERGI                                                                                                 
Tanyakan pada seorang fisikawan apa itu energi, dan jawabannya adalah bahwa energi memungkinkan dikerjakannya suatu pekerjaan. Ini adalah konsep yang sukar ditangkap, dan, walaupun kita dapat menggambarkan atributnya, mengklasifikasikannya dalam cara berbeda-beda, serta memprediksikan perilakunya dan juga hubungannya dengan materi pada permulaan Alam Semesta, sifat energi masih sebuah misteri.

Energi adalah kapasitas untuk melakukan pekerjaan – untuk mengubah hal-hal. Berikut ini terdapat beberapa tipe yang sering dijumpai, walaupun ada banyak variasi:

• Energi kinetik. Gerakan. Mengendarai sepeda, berdansa waltz, terbang ke Bulan, maka Anda sedang menjalankan energi kinetik.
• Energi potensial. Energi tersimpan, yang memanifestasikan dirinya dalam berbagai bentuk seperti energi kimia dan gravitasi. Makanan, minyak bumi, dan air di puncak tebing yang akan terjun, semuanya memiliki energi potensial. Salah satu hal menakjubkan yang coba kita lakukan di milenium ini adalah menyimpan energi dalam segala sesuatu mulai dari gudang pangan yang memberi kita makanan sampai reaktor nuklir mini yang mentenagai kendaraan antariksa dalam perjalanan antarplanet.
• Energi termal. Kalor – jumlah energi yang terkandung dalam partikel-partikel bergerak yang menyusun materi. Semakin cepat partikel bergerak, semakin banyak energi termal yang mereka miliki, dan, dengan jumlah yang cukup, mereka dapat menghasilkan energi dalam jumlah besar. Walaupun energi termal disebut sebagai kalor, sebuah objek dengan energi termal dalam jumlah besar tidak pasti panas, sedangkan sebuah objek panas tidak pasti mengandung banyak energi termal. Kolam renang air hangat, misalnya, mengandung jauh lebih banyak energi termal dibanding paku yang berpijar, alasannya sederhana, karena air lebih banyak dari paku!
• Energi listrik. Salah satu bentuk energi paling familiar – untuk alasan yang bagus, kita menggunakannya dalam jumlah besar. Ini adalah aliran elektron, yang luar biasa mudah untuk diangkut setelah infrastruktur sudah ada di tempatnya. Sekali energi listrik diantarkan ke rumah-rumah kita, kita dapat mengubahnya ke dalam banyak bentuk energi lain.
• Energi radian. Contoh paling familiar adalah cahaya, tapi ada bentuk lain: sinar gamma, infrared (digunakan untuk memanaskan dan dalam perangkat remote-control rumah tangga), gelombang mikro (untuk komunikasi dan memasak), sinar X (pengobatan), gelombang radio, dan ultraviolet. Semua ini adalah bagian dari spektrum elektromagnetik.                                                                                             
• Energi bunyi .dihasilkan oleh benda yang bergetar, misal gitar yang dipetik atau bel listrik.

·         Energi cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, misal yang dipancarkan dari matahari atau lampu pijar.

Masing-masing bentuk energi ini (dan yang tidak disebutkan di sini) termasuk ke dalam satu dari empat gaya fundamental di alam, yang diangkut dari satu tempat ke tempat lain berkat partikel tak bermassa yang disebut boson. Gaya-gaya tersebut beserta pengangkutnya adalah:

• Gaya elektromagnetik, diangkut oleh photon.
• Gravitasi, diangkut oleh graviton.
• Gaya nuklir kuat, diangkut oleh gluon.
• Gaya nuklir lemah, diangkut oleh partikel W⁺, W^-, dan Z⁰.

Nilai penting dari hubungan antara materi dan energi adalah bahwa hubungan tersebut dapat dipertukarkan: Materi diubah menjadi energi di dalam bintang, misalnya, dan konversi inilah yang memungkinkan kita untuk terus hidup. Tapi untuk kepentingan cerita kita, adalah penting untuk memahami bahwa Alam Semesta mengandung sejumlah materi dan sejumlah energi, dan, sebagaimana telah kita temukan, sejumlah dark matter. Hanya itu. Tak lebih, tak kurang. Dalam sejarah Alam Semesta, sudah terjadi beberapa konversi ganjil antara materi dan energi, dan, tak diragukan lagi, dark matter, tapi totalnya tetap sama. Salah satu cita-cita kosmologi adalah menentukan berapa banyak dari mereka – materi, energi, dan dark matter – yang eksis di Alam Semesta, sebab ini akan membantu mengungkap atribut fundamental awal-mula, evolusi, dan takdir Alam Semesta yang kita tinggali.

Sumber referensi : http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2168471-pengertian-energi-dan-bentuk-energi/#ixzz2AykwtAtb

(Sumber: Ken Freeman, Pencarian Dark Matter (diterjemahkan oleh Jookut dkk), Bumi: SeSa Media, 2010)